Controllo Di Velocità Motore....

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Salve a tutti. Avrei una domanda, forse banale, ma di cui non ho trovato risposta soddisfacente. Come si sceglie la risoluzione di un encoder che dovrà servire a chiudere la reazione di un azionamento per controllare in velocità un motore elettrico?

[cortosimo]

be come sempre non e' cosi banale di solito l'encoder si usa quando abbiamo bisogno di un elevato grado di precisione oppure dobbiamo far girare il motore a bassi giri o in condizioni dinmiche relativamente veloci

la scelta del tipo dipende dal drive che si vuole usare poi ci sono tante altre cose dimensioni impulsi tensioni ecc.

come al solito non esiste una legge sempre vera dipende dalle variabili .

ciao

[Livio Orsini]

Se l'encoder deve servire solo come reazione del motore, si seguono le indicazioni date dal costruttore del converter/inverter.

Tutti i costruttori seri, specificano per i loro convertitori/invertitori il tipo e le caratteristiche dell'elemento di reazione: tachimetrica, encoder o resolver.

Se invece ti serve come trasduttore di posizione l'encoder va dimensionato per la risoluzione necessaria, tenendo sempre presente il limite di frequanza dell'elettronica di controllo.

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Uhmmm... la mia domanda era puramente tecnica, non commerciale. Quindi niente riferimenti a manuali d'uso o altro. Se devo progettare un controllo di velocità per un motore e devo scegliere un encoder incrementale per reazionarlo devo stabilirne la risoluzione.

Vado ragionando fin dove arrivo da me. Il problema di avere una massima risoluzione lo dovrei avere al minimo della velocità, quando la frequenza degli impulsi mi stabilisce il tempo che intercorre tra due aquisizioni successive della variabile velocità (almeno il tempo tra due impulsi successivi lo devo aspettare). Questo mi impone il minimo tempo di chiusura dell'anello di reazione.

Stabilito il periodo massimo di acquisizione della velocità e la velocità minima del motore sembrerebbe imposta anche la minima risoluzione dell'encoder. Che succede al sistema quando però si va a lavorare a velocità minori al minimo, quindi con tempi di acquisizione del segnale velocità maggiori?

[Livio Orsini]

Uhmmm... la mia domanda era puramente tecnica, non commerciale

Anche la mia risposta è solo tecnica e non commerciale! E' inutile che fai ragionamenti senza tener conto di come il costruttore ha definito l'acquisizione della velocità. In funzione della marca e della serie le specifiche dei trasduttori possono variare anche di parecchio.

Ogni costruttore ha la sua ricetta, ovvere il suo algoritmo, per avere la massima precisione nelle varie condizioni di funzionamento, da cui stabilisce i valori ottimali dei trasduttori di velocità.

Diverso è il ragionamento se tu decidi di realizzare in proprio l'anello di velocità. In questo caso devi prima stabilire il tipo di strategia che andrai ad adottare per la masura. Poi, in funzione dell'algoritmo usato, andrai a stabilire quale è il numero di impulsi/giro ottimale.

Tieni presente che non sempre necessario aumentare il numero di impulsi/giro di encoder per aumentare la precisione di misura alle basse velocità, anzi. Teoricamente per una migliore risoluzione e precisione alle basse velocità sarebbe meglio avere un basso numero di impulsi per giro.

In pretica gli algoritmi migliori si basano sulla filosofia, con alcune varianti, del doppio algoritmo: periodimetro e frequenzimetro. Il periodimetro vorrebbe pochi impulsi per giro, al contrario il frequenzimetro vorrebbe un numero elevato di impulsi per giro. In funzione dell'algoritmo specifico esiste una gamma ottimale di impulsi/giro.

Ecco perchè i costruttori seri danno le specifiche degli encoder di reazzione.

Modificato: 3 febbraio 2005 da Livio Orsini

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Il mio era solo un ragionamento teorico, quindi non ho un costruttore di riferimento. Ragioniamo come se si doverre realizzare ex-novo l'anello di velocità.

Considerando la misura effettuata come periodimetro, il numero di impulsi dell'encoder alle basse velocità mi determina ogni quanto mi si rinfresca il valore di velocità letto. Penso che almeno una lettura per ogni periodo di chiusura dell'anello di velocità ci voglia... o no?

Se il mio ragionamento è giusto, e qui chiedo conferma, tutto si limita a scegliere il giusto tempo di chiusura dell'anello di velocità. Da quali parametri dell'applicazione si può calcolare il tempo massimo di chiusura dell'anello di velocità? E come si calcola, o si stima, tale valore?

Teoricamente per una migliore risoluzione e precisione alle basse velocità sarebbe meglio avere un basso numero di impulsi per giro.

Potresti chiarirmi questo concetto? A me sembra il contrario. Faccio un esempio: se devo controllare la velocità di un motore a 1200 rpm, e voglio chiudere l'anello di velocità in 1 ms, usando la funzione periodimetro dovrei avere almeno 1000 impulsi al secondo. Considerando che il motore fa 20 giri al secondo mi basterebbe un encoder da 50 impulsi giro.

Se invece devo controllare la velocità di un motore a 60 giri al minuto, quindi 1 giro al secondo, per avere il valore di velocità ogni 1 ms dovrei montare un encoder da 1000 impulsi giro.

E' un ragionamento sbagliato?

Grazie e ciao!

[Livio Orsini]

Il mio era solo un ragionamento teorico, quindi non ho un costruttore di riferimento. Ragioniamo come se si doverre realizzare ex-novo l'anello di velocità.

Se lo avessi scritto ci saremmo risparmiati un po' di giri a vuoto; chissà come mai certe informazioni sembrano segreti di stato .

Ora veniamo alle tue domande.

Il tempo di chiusura dell'anello di velocità dipende dalla dinamica del sistema. Devi considerare che a valle dell'anello di velocità c'è almeno l'anello di corrente. L'anello interno deve essere più veloce. Quindi se hai un anello di corrente che, per esempio, reagisce in un tempo >=6ms, non ha senso chiudere l'anello di velocità con tempi inferiori ai 10ms. Questi sono valori che riporto a titolo di esempio. La determinazione teorica deve essere effettuata analizzando l'intero sistema: motore, trasduttore e convertitore.

Il così detto periodimetro è un dispositivo che misura l'intervallo di tempo che trascorre tra due sueccessivi stati di un evento periodico. Nel caso in esame potrebbero essere il tempo che trascorre tra due salite di un fronte del medesimo canale di encoder. Ora maggiore è il tempo che intercorre tra i due fronti maggiore sarà la precisione di misura, del tempo stesso, a parità di tutte le altre condizioni. Quindi , per ipotesi, effettuando la misura su un encoder che genera un impulso ogni giro la misura del periodo sarà circa 1000 volte più precisa della medesima misura che si effettuerà su di un encoder generante 1000 impulsi al giro.

Però, come difetto, avrò che nel medesimo tempo in cui effettuo una sola misura con il primo tipo di encoder, ne effetuerò 1000 con il secondo.

Poi, mano a mano che la velocità cresce, le misure di periodo diminuiscono di precisione, mentre aumentano di precisione quelle di frequenza.

Questa è la ragione per cui un algoritmo ben fatto e ben funzionante prevede un trasduttore che abbia un numero di impulsi medio-alto. Un valore tipico è 1000 imp/giro. Con questo valore si ottiene una frequnza di 50kHz [at] 3000 rpm. Ovviamente se la velocità massima del motore sarà molto inferiore si aumenterà, proporzionalmente, il numero degli impulsi. Idem per velocità maggiori, anche se, per esempio, 100kHz [at] 6000 rpm possono essere un valore di frequenza ancora accettabile.

Ultimo, ma importantissimo, il tipo di algoritmo di misura. Generalmente si usano algoritmi abbastanza complessi che tengono conto sia del periodo che della frequenza, scartando la misura meno attendibile. Inoltre sia il periodo che la frequenza vengono mediate e corrette e, per il controllo, si tiene conto sia del valore istantaneo che di quello mediato.

Può anche capitare, come fece una nota e grande casa tedesca per la sua prima serie di convertitori full digital, che la frequenza dell'encoder vega convertita in tensione , tensione che misurata funge da reazione come un valore di dinamo tachimetrica :ph34r:

Se prendiamo in esame i valori che ho riportato all'inizio, valori che sono piuttosto comuni per un cc con alimentazione trifase a 50Hz, con il motore che ruota a 10 rpm (velocità che qualsisia azionamento in cc degno di questo nome deve poter controllare in modo eccellente) in 10 ms si contano 1,6666 impulsi. E' evidente che l'errore di misura, effettuato con frequenzimetro, è enorme: >60%. Anche misurare il periodo non è facile: il periodo vale 6 ms, per avere almeno 0.1% di risoluzione si dovrebbe avere un clock di 6 us. Con la tecnologia attuale è comunque abbastanza agevole disporre di clock con periodo <1us. Quindi la misura del periodo può essere effettuata con sufficiente precisione.

Nota bene: si è ipotizzato una chiusara di anello in 10 ms. A questa velocità la misura del periodo avviene ogni 6ms, tempo comunque inferiore. Ma se dimezzo la velocità? girerò a 5 rpm, la misura del periodo avviene in 12 ms, tempo superiore al tempo di chiusra dell'anello. Cosa faccio, chiudo l'anello più lentamente? oppure mantengo costante il tempo di chiusura dell'anello ed accetto una degradazione, che avrei comunque all'ungando il tempo, dovuta al ritardo di misura della reazione? Qui c'è chi la pensa in modo differente. Io preferisco mantenere costante il tempo di campionamento dell'anello, altri no.

Tutto questo per spiegarti che, la determinazione del numero di impulsi al giro di un encodere trasduttore di velocità, è un problema tutt'altro che banale.

Modificato: 6 febbraio 2005 da Livio Orsini

[oiuytr]

[OT=ON]

che avrei comunque all'ungando il tempo

[OT=OFF]

[Livio Orsini]

Ho voluto enfatizzare l'allungamento...

Però è piacevole notare che c'è qualcuno che legge attentamente i miei post.. Il guaio è che le mani sono molto più lente della testa, poi no rileggo quasi mai quello che scrivo, tanto non cambierebbe nulla..

[bit]

Beh, un po' di idee le ho più chiare adesso, grazie.

Se lo avessi scritto ci saremmo risparmiati un po' di giri a vuoto; chissà come mai certe informazioni sembrano segreti di stato

Se non si era capito mi dispiace, ma pensavo che facendo una domanda senza fare riferimento ad una applicazione in particolare si intendesse come un ragionamento teorico, cose che infatti è...

Mi scuso per l'ambiguità.

Tutto questo per spiegarti che, la determinazione del numero di impulsi al giro di un encodere trasduttore di velocità, è un problema tutt'altro che banale.

Capisco. Comunque a spanne vedo che il mio ragionamento iniziale di avere almeno una misura di velocità (periodo o frequenza, basta che abbia una risoluzione accettabile) per ogni periodo di chiusura dell'anello di velocità è abbastanza corretto.

Grazie e ciao!